串联式液压系统（共12篇）
串联式液压系统 篇1
0 概述
在新型的混合动力城市客车中,串联式的动力系统构型占有很大比例。虽然串联式混合动力系统部件发电机、电池及驱动电机会使整车质量增加,但对自重很大的客车而言,这种构型不会显著影响整车的动力性能[1]。同时串联式系统构型还可利用城市工况制动频繁的特点,有效回收整车制动能量。
串联式混合动力系统构型如图1所示,存在辅助动力单元APU和蓄电池两个动力源,两者共用两路动力总线,与驱动电机控制器之间进行电能传递。整车控制器根据驾驶员功率需求和当前各部件状态来确定APU和蓄电池之间的能量分配,应用较多的两种分配算法是按照APU工作方式区分的开关式算法和负载跟随式[2,3]算法。串联式混合动力系统由于存在二次机电能量转换,使系统效率偏低。目前有关台架试验分析各种工作条件下影响串联混合动力系统燃油消耗的文献尚不多见。本文通过对台架测试油耗结果分析,评价串联式混合动力系统各种工作条件对燃油消耗的影响,这是串联式混合动力系统走向实际产品所必须解决的问题。
1 串联混合动力系统能量管理策略
能量管理策略具有提高串联式混合动力系统燃油经济性的可能,目前有基于复杂规则的模糊逻辑算法[4],基于既定道路工况的全局优化算法[5],基于最小燃油消耗的瞬时优化算法[6]等。本文偏重讨论工作条件对燃油消耗的影响,故采用基于规则[3]的功率跟随算法。
能量分配策略基于蓄电池SOC状态,判断稳态时蓄电池可能输出的功率。定义蓄电池向总线输出功率时,蓄电池功率值为正;蓄电池从总线吸收功率时,蓄电池功率值为负。由于使用的镍氢电池在40 %～70 %SOC区间工作最佳,所以基于SOC的能量分配曲线也主要集中在这段区域内。
图2中的A、B、C、D四条能量分配曲线中,蓄电池能量平衡点对应的SOC分别为 45 %、55 %、57 %和67 %。例如在B曲线中SOC值低于55 %时,蓄电池从总线吸收功率,故功率值为负。
APU、蓄电池组和驱动电机功率之间须满足关系式(1),即存在总线能量平衡关系。在蓄电池目标功率确定后,APU的目标功率随之确定。
Papu=Pmot-Pbat (1)
式中,Papu为APU输出功率,kW;Pmot为驱动电机控制器入口功率,kW;Pbat为蓄电池功率,kW。
能量分配策略是一种静态分配策略,当APU在动态过程中不能满足APU的目标功率Papu时,蓄电池将不能按照稳态分配曲线的分配结果工作,而是根据式(1)中三者的能量平衡关系进行调节,以满足驱动电机的功率需求。整车能量管理算法通过控制辅助动力单元的油门和励磁来实现[7]。APU系统采用文献[7]中的构型形式,但是在具体型号上有所不同。具体的部件参数见表1。
2 APU控制策略
2.1 APU控制目标制定
APU结构型式为柴油机+无刷励磁同步发电机+不可控整流桥结构,柴油机和无刷励磁同步发电机之间采用直接机械联结,使用原配的柴油机驱动电机启动APU比较困难,因此不适合采用开关式控制策略。采用功率跟随算法能量策略时,APU系统的目标功率指令由整车能量管理策略进行制定,每隔一定的控制周期进行更新。 根据最佳燃油消耗图选取的APU工作曲线如图3所示。
APU发动机在800～1 300 r/min内工作以保证燃油经济性。在图3中的虚线工作曲线上,发动机输出功率和发动机转速一一对应。考虑到发电机的平均效率后,可将APU目标功率和发动机转速一一对应,从而确定出相应的APU目标转速。
APU输出功率变化率对燃油经济性有影响[8,9],同时柴油机烟度排放值直接和柴油机的空燃比有关,过快的APU转速变化或者功率变化,均会引起较大的空燃比波动,从而使柴油机烟度排放恶化。基于APU动态试验结果表明:对APU目标转速和目标功率进行变化率限制很有必要,如对APU目标功率的最大变化速率限制为15 kW/s。
2.2 APU控制策略
APU控制系统必须能够有效地执行能量管理策略制定的APU目标转速和APU目标功率。由于APU的强烈非线性耦合特性,设计基于模型的控制算法难度很大。工程上采用将APU控制强制解耦成两个单独的控制环:APU转速控制由油门调定;APU功率控制由励磁调节。各闭环控制器均采用PI控制器作为其基本的控制形式。PI控制参数的设计方法可参考文献[10]。
加入转速和功率前馈环节,可以有效提高APU系统在动态过程中的响应速度,减小系统振荡。图4中发动机前馈补偿MAP采用柴油机静态负荷特性图,输出值为发动机油门值;励磁系统前馈MAP采用经过系统标定的APU输出功率和励磁值关系图,输出量为励磁占空比。励磁系统前馈MAP与文献[7]所采用的MAP图有所区别。这两个前馈MAP图的插值决定了下一时刻的控制变量值,在动态过程中由PI控制器调节目标值与实际值的偏差。
APU控制器采用MOTOROLA公司的PowerPC561芯片及相应外围信号处理电路,能够对整流桥输出的直流电压和电流信号进行测量采集,并输出励磁PWM信号和和控制发动机的油门模拟信号。发动机一些重要的控制参量(如转速、油门开度、增压压力和水温信号)通过CAN总线接收。
APU控制系统软件通过QuickStart配置软件和CodeWarrior编程软件进行硬件底层驱动配置和控制算法接口设计;上层控制算法在MATLAB /SIMULINK中开发并自动生成控制代码;利用工具软件PC Master对控制参数进行实时监控与修改[7]。
3 串联式混合动力测试系统
在混合动力系统的系统部件、能量管理策略和APU控制都已经确定后,建立相应的混合动力系统测试台架是必要的。从系统简图(图1)可知,开发串联式混合动力系统测试平台,关键在于试验室具有可以替代整车功能的系统,以实现道路循环工况的模拟。
清华大学汽车系新采购的一套Horiba动态测功机系统能够实现这一功能。驱动电机输出端机械连接在动态测功机上(图5),通过测功机控制界面输入道路工况数据来模拟车辆行驶过程。本试验采用了中国典型城市公交循环(图6),后续的试验结果全部基于这个工况循环进行。
通过仿真软件ADVISOR确定驱动电机按照公交循环驱动车辆时所需扭矩值,并将该值预先输入到测功机系统,测功机系统即根据循环工况的时间序列,得知驱动电机的工作状态。
整车控制器根据测功机运行状态,实时给出驱动电机的控制命令,如电机驱动、电机制动、电机怠速或电机停机命令,使测功机和驱动电机配合工作,完成道路循环测试。
APU发动机上工作的机械附件包括水泵、机油泵和高压油泵。发电机和空气压缩机不工作。
APU在循环过程中的燃油消耗数据采用日本小野产FZ2100瞬态油耗仪和5 L量杯同时进行测量。该瞬态油耗仪响应时间为0.01 s,精度可达0.1 %。从量杯抽出的燃油经过瞬态油耗仪进行瞬时油耗采集,稳态油耗值则直接可以通过量杯读取。循环过程蓄电池SOC值由软件CANalyzer记录。
4 串联式混合动力系统经济性分析
参考SAE J2711、J1711标准[11,12],如果SOC变化范围(循环结束SOC值减SOC开始值)满足公式(2),则认为采用SOC保持策略时,循环中的APU油耗值为系统油耗值。
式中,K1为常数项,为3 600 s/h;Ubat为电池组标定电压,V;QLHV为柴油燃油低热值,取值42 500 kJ/kg;mfuel为循环中直接测量得到的燃油消耗值,kg。
由于所采用蓄电池SOC值变化步长为1 %,无法得到精确的SOC值变化,必须采用电流积分的方法,并考虑库仑效率和电池温度对SOC值的影响,进行积分计算,以修正循环前后SOC变化。若连续两个循环中,SOC变化超出式(2)范围,需要将蓄电池变化能量折算成等效油耗,具体方法由文献[13]中给出。本文中除带10 kW电驱动附件的循环试验外,其他循环试验中SOC变化均在式(2)的约束范围内。
4.1 SOC 分配曲线对油耗的影响
图2中四条能量管理曲线的测试结果见表2,其油耗结果为连续两次循环测量得到的SOC变化和燃油消耗值结果;等效燃油消耗值则为按照公里数折算得到的等效百公里燃油消耗值(每个道路循环长度为5.8 km)。
从表2中可知,在蓄电池工作的高效区域 (SOC 40 %～70 %)内,选择的A,B,C,D四条分配曲线在燃油消耗结果上无显著的差异。故后续测试试验中,均取B曲线为能量分配曲线。
4.2 质量对经济性影响
为考虑整车质量对经济性影响,对11.4 m公交车辆半载和12 m公交车辆满载情况进行台架试验。其中,11.4 m公交车辆半载时质量为13 800 kg,12 m公交车辆满载时质量为17 400 kg。通过Advisor软件仿真得到两种车辆所需的驱动电机扭矩值,并将其分别输入测功机中进行循环测试,得到油耗测试结果如图7所示。11.4 m半载公交车测试前SOC为55 %,两个连续循环后,SOC变化增加0.24 %;11.4 m满载公交车数据为表2中B曲线数据;12 m满载公交车试验前SOC为53 %,连续两个循环后,SOC增加0.78 %。
以11.4 m车半载燃油消耗为基准,11.4 m车满载和12 m车满载工况的燃油消耗结果分别比11.4 m车半载工况增加8.4 %和16.1 %,从绝对数字看分别为2.25 L/100 km和4.3 L/100 km,即车重每增加1 t,等效百公里油耗增加1.3 L。
4.3 制动回馈的影响
在整车质量为15 500 kg、SOC为51 %下进行有制动回馈和无制动回馈的比较试验,如图8所示。整车控制器实时检测测功机控制系统发出的扭矩信号,当该信号为负值时,整车控制器对驱动电机发出制动命令,使驱动电机工作在发电状态,而测功机则处于倒拖状态。由SOC为55 %时的燃油消耗结果(表2中B曲线)可以看出:不带制动能量回馈的油耗测试结果比带制动的制动能量测试结果增加了21.4 %,而SOC减少0.26 %。
4.4 电机减速比对经济性影响
驱动电机分别采用2.56和2.26的减速比,目的是改善驱动电机的工作区间。减速比为2.56时,循环前SOC为52 %,两个连续循环后SOC增加0.68 %;减速比为2.26时,循环前SOC为53 %,连续两个循环后SOC增加0.79 %。但从图9中的燃油消耗结果上看,意义不大。在总线附带5 kW电驱动附件下,两种传动比下循环油耗结果基本相同。
4.5 电驱动附件对经济性影响
从图9可以看出,电驱动附件对整车经济性影响很大。电驱动附件如电动油泵和电驱动空压机等系统,其能量直接取自于总线,存在10 kW的电驱动附件时,SOC变化超出公式(2)所要求的SOC范围,有必要对燃油消耗进行修正[13]。循环中主要的参数如表3所示。
存在5 kW的电驱动附件时,油耗比不带电驱动附件时增加31 % (SOC变化如4.4节中所示)。而存在10 kW的电驱动附件时,整车油耗比不带电驱动附件时增加57 %。由于台架测试中发动机的机械驱动附件如转向泵、空气压缩机都无法工作,因此试验中没有进行发动机驱动5 kW或者10 kW机械附件时的循环燃油消耗测试。
4.6 APU上升速率对经济性影响
从图9的经济性对比图形上可知,采用10 kW电驱动附件时,APU上升速率对经济性产生一定的影响。可以看到,采用APU限制速率为15 kW/s时,测得的燃油消耗值小于5 kW/s的燃油消耗值。APU输出功率变化快,能够避免在加速过程中驱动电机由于驱动电压降低而造成的效率损失。同时,APU本身较快的变化速率减小了电池本身的充放电过程,避免了一定的电池能量损失。但由于5 kW/s循环的SOC值较低,APU总体功率值偏高,SOC变化值反而小于10 kW/s时的SOC变化值。综合燃油消耗结果,APU功率速率限制为15 kW/s的循环比功率速率限制为5 kW/s的循环,燃油消耗减小了3.7 %。
4.7 怠速燃油消耗对经济性的影响
在图6b所示的道路循环测试中,APU的怠速时间为375 s,占整个测试循环时间的28.76 %。APU不输出功率时燃油消耗为0.8 kg/h,此时发动机处于怠速状态,如图10所示。将瞬态油耗仪测量得到的这部分燃油值积分可知,循环怠速消耗燃油为1.71 L/100 km,占总燃油消耗的比例为5.9 %(整车燃油消耗为29 L/100 km)。
5 结论
在台架试验的基础上,对串联式混合动力系统经济性进行了研究。结果表明,串联式混合动力系统中,在基于规则能量管理策略下,制动能量回馈可以提高21.6 %的燃油经济性;电驱动附件功率为5 kW时,整车燃油消耗增加31 %;电驱动附件功率为10 kW时,整车燃油消耗增加57 %;APU怠速燃油消耗占系统燃油消耗的5.9 %。因此制动能量回馈、电驱动附件功率及APU怠速油耗这三个因素对整车经济性影响最大。
串联式液压系统 篇2
变频串联谐振电缆交流耐压试验装置在电力系统中应用的优点
串联谐振试验装置是做什么的呢？该装置主要针对220kV高压套管、隔离开关的交流耐压试验，220kV主变的交流耐压试验设计制造。具有较宽的适用范围，是地、市、县级高压试验部门及电力安装、修试工程单位理想的耐压设备。该装置主要由变频电源、励磁变压器、电抗器、电容分压器组成。湖北仪天成电力设备有限公司就YTC850串联谐振试验装置做以下讲解。
1、所需电源容量大大减小。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品电容谐振产生高电压和大电流的，在整个系统中，电源只需要提供系统中有功消耗的部分，因此，试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。
2、设备的重量和体积大大减少。串联谐振电源中，不但省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器，而且，谐振激磁电源只需试验容量的1/Q，使得系统重量和体积大大减少，一般为普通试验装置的1/10。
3、改善输出电压的波形。谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。
4、防止大的短路电流烧伤故障点。在串联谐振状态，当试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。而并联谐振或者试验变压器方式做耐压试验时，击穿电流立即上升几十倍，两者相比，短路电流与击穿电流相差数百倍。所以，湖北仪天成电力设备有限公司
串联谐振能有效的找到绝缘弱点，又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。
5、不会出现任何恢复过电压。试品发生击穿时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧即刻熄灭，且恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪络电压前断开电源，这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程，其过程长，而且，不会出现任何恢复过电压。
串联式液压系统 篇3
(1.上海民航职业技术学院 民航工程系，上海 200232;
2.上海海事大学 航运技术与控制工程交通行业重点实验室，上海 201306)
0 引言
非接触电能传输(Contactless Power Transfer，CPT)在交通运输［1］、医学［2］等领域有着重要应用.文献［3］报道CPT 技术在机载雷达上的应用.传统机载雷达利用滑环为其供电.滑环易发生机械磨损、易产生电弧、需频繁维修.采用CPT 技术为机载雷达供电可克服上述缺点，提高雷达供电系统的可靠性，延长雷达系统工作寿命，减少系统维修次数.
频率分裂现象是CPT 系统的重要现象之一.［4］CPT 系统的频率分裂现象［2，4-6］是指当一次侧和二次侧之间的耦合因数大于某临界值时，负载电压从单峰曲线变化为双峰曲线.代数方法［4，7］是研究频率分裂现象的方法之一，其优点是可以精确给出频率分裂临界点和分裂频率，缺点是相关表达式较复杂，物理意义不明确.传递函数的Bode 频域分析可以清晰给出系统各个子环节的贡献.［8-9］本文利用Bode 方法分析对称串联型CPT 系统的频率分裂现象，指出频率分裂现象是由两个二阶振荡环节的谐振引起的.
1 方 法
1.1 电路模型
图1 CPT 系统的电路模型
串联型CPT 系统的电路模型见图1.
一次侧的回路阻抗［7，10］
二次侧的回路阻抗
二次侧反射到一次侧的阻抗
耦合因数
一次侧电流
负载电压
1.2 频率分裂现象
CPT 系统的频率分裂现象是指:耦合因数k从0 开始逐渐增大，当k 大于频率分裂临界点时，负载电压从单峰曲线变化为双峰曲线.［4］图2 给出对称CPT系统负载电压与系统频率和k 的关系，CPT 系统的参数取值见表1.该系统的频率分裂临界点是ksplit=0.23.当k ＞0.23 时，负载电压分裂出两道脊.大于自然谐振频率90.79 kHz 的分裂脊峰值频率对应偶分裂频率，小于自然谐振频率的分裂脊峰值频率对应奇分裂频率.［11］
图2 对称CPT 系统的频率分裂现象
表1 CPT 系统参数值
1.3 Bode 分析
1.3.1 系统传递函数
令s=jω，则式(6)的负载电压［5］
在对称CPT 系统中，有L=L1=L2，C=C1=C2，R=R1=R2+RL.令
这时，负载电压
令
则
负载电压VL由3个环节组成:1个三阶微分环节H1和2个二阶振荡环节H2，H3.二阶振荡环节在低阻尼时会产生比较大的谐振峰值.
1.3.2 数值例子
L=L1，C=C1，R=R1的取值见表1.这时，系统H 的自然谐振频率是ω0=90.79 kHz，品质因数是Q=4.4，频率分裂临界点是ksplit=0.23.
取k=0.489 ＞ksplit，则H 出现频率分裂.H 各个环节的频率响应见图3.H2和H3都出现谐振，且谐振频率都在H的分裂频率附近.
图3 对称CPT 系统的Bode 图
在A 点左侧，H2和H3比较小，H≈H1，近似为60 dB/10 倍频程的直线;
在区间(A，B)，H3较小，H2出现谐振，谐振频率73.75 kHz，H2和H1的和产生H 的奇分裂频率峰值，奇分裂频率为76.1 kHz;
在区间(B，C)，H1的斜率是60 dB/10 倍频程，H2的斜率约为-60 dB/10 倍频程，求和后H2与H3几乎抵消，H 的特性主要由H3决定，而H3出现谐振，故H 的偶分裂频率主要由H3的谐振频率决定.特别地，H1曲线从E 点到F 点改变16.13 dB，H2曲线从E 点到G 点改变-16.99 dB，求和后为-0.86 dB.H3的谐振频率是123.77 kHz，H 的偶分裂频率是123.8 kHz.
在区间(C，D)，H1的斜率是60 dB/10 倍频程，H2和H3的斜率约为-40 dB/10 倍频程，求和后H的斜率约为-20 dB/10 倍频程.
由以上分析可知，H 的频率分裂现象主要是由H2和H3的谐振产生的.H2的谐振频率距离H 的奇分裂频率较远，是由于H1与H3在谐振峰值附近不能抵消.H3的谐振频率与H 的偶分裂频率几乎重合，是由于H1与H2在谐振峰值附近的抵消.
1.3.3 理论分析
由以上理论分析和数值仿真可知，H2和H3的谐振频率可以作为H 奇偶分裂频率的估计.H2的谐振频率［8-9］
H3的谐振频率
当ksplit_Bode=0 时，Bode 意义下的临界分裂频率
故以上的Bode 分析有助于理解频率分裂的物理意义，抓住频率分裂定性特性，但是计算出的频率分裂临界点和分裂频率都是近似值.
2 实验结果
为了验证前文的分析，搭建1个10 W 的对称CPT 系统.系统由2个平面螺旋线圈构成，螺旋的外径是20 cm，内径是12 cm，导线选取AWG16 多芯线.系统的关键参数见表1，参数值用LCR821 测试仪测定.
利用信号发生器(Tektronix:AFG3102)产生标准的正弦波信号，该信号经过10 W 的功率放大器(Rigol:PA1011)放大后给CPT 系统一次侧线圈.利用示波器(Rigol:DS1302)记录CPT 系统二次侧的负载电压.
图4 给出对称CPT 系统的频率分裂特性.(0，0.23)是非频率分裂区，0.23是频率分裂临界点，(0.23，1)是频率分裂区.圆点是实测的偶分裂频率，方块点是实测的奇分裂频率，菱形点是频率分裂前的实测峰值频率.
图4 对称CPT 系统的频率分裂特性
细实线是利用代数方法计算出的理论偶分裂频率，也是图2 的左侧分裂脊线;细虚线是理论奇分裂频率，也是图2 的右侧分裂脊线;粗虚线是频率分裂前的理论峰值频率.
H2和H3的谐振频率是H 奇偶分裂频率的Bode 估计值.粗实线是式(19)给出的H3环节谐振频率，点划线是式(18)给出的H2环节谐振频率.在频率分裂区，粗实线、点划线与细实线、细虚线的趋势一致.越靠近频率分裂临界点，Bode分析给出的分裂频率误差越大.在频率分裂临界点，粗实线(H3)给出的分裂频率误差是10.7%，点划线(H2)给出的分裂频率误差是-11.6%.越远离频率分裂临界点，Bode 分析给出的分裂频率误差越小.而且，H3比H2给出的分裂频率误差小，这一点与图3 的分析一致.
3 讨 论
对称CPT 系统的应用见最大功率传输技术［12］，以及一次侧和二次侧的双向电能传输技术［13-14］.
对称CPT 系统Bode 分析的关键一步是式(7)分母的四阶系统，在一次侧和二次侧参数对称时，正好可以因式分解为两个二阶系统的乘积.在非对称的一般CPT 系统，式(7)分母的四阶系统一般不能写成两个二阶系统的乘积.尽管Bode 分析不能直接用于一般CPT 系统频率分裂现象的分析，它也可以为一般CPT 系统的频率分裂现象分析提供新的思路.
4 结束语
利用Bode 频域分析方法考察对称CPT 系统3个子环节的贡献，定性指出对称串联型CPT 系统的频率分裂现象是由两个二阶振荡环节的谐振引起的.而且两个二阶振荡环节的谐振频率可以作为对称串联型CPT 系统奇偶分裂频率的定性估计.
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供热系统串联布置方式的应用 篇4
我国北方城市季节性特征明显, 采暖期较长, 一般为4到6个月, 因此该地区对采暖供热的需求也较大, 利用大型区域性热电厂进行集中供热, 能够节约能源、减少环境污染, 具有较高的热经济性, 它逐渐成为我国北方寒冷地区供热的主要方式, 目前这一地区的建筑70%以上采用集中供热方式采暖, 其中一半以上以热电厂为热源。随着我国城市化进程的加快、能源成本的上涨和对环境保护要求的提高, 对热电联产这一项节能方式提出了更高的要求。如何将总能理论和能量的梯级利用这两方面更好地运用到热电联产这一广泛领域中, 成为了一项重要的研究内容。
《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE) 2010年12月第35期刊出的《供热系统串联布置方式的应用》, 是由林振娴博士、杨勇平教授和何坚忍高工等科研成员提出的一种新型供热系统布置模式, 实现了能源的“温度对口、梯级利用”的利用原则。
论文主要针对目前国内绝大多数热电厂都是采用供热系统并联布置方式运行的现状, 即两台汽轮机并联运行, 研究分析热电联产系统的联合特性, 提出在热电联产系统中的无节流工况后采用供热系统串联布置的方式运行, 可减小节流损失, 提高机组发电功率。并相应地提出几种不同布置方式的模型, 对其进行了量化的比较和分析, 当供热系统采用串联布置方式运行时, 串联第1级机组的供热抽汽压力降低, 而串联第2级机组供热抽汽压力升高, 但整体而言比并联布置方式运行的供热抽汽压力低;为了更好地利用串联第1级机组所减小的供热抽汽压力, 可适当增加串联第2级机组热网加热器面积或使用强化传热管, 增加其传热性能, 使串联第2级机组供热抽汽压力降低, 与并联布置时的抽汽压力相同, 使机组发电功率增加的更多。也就是说, 在满足供热要求的情况下, 供热机组的发电量愈多, 能源的利用率也愈高。
串联词汇总 篇5
甲：尊敬的各位领导、老师 乙：亲爱的叔叔阿姨，小朋友们 合：大家好
丙：送去五月的芬芳 丁：迎来六月的时光
甲：我们迈着喜悦的步伐走进了六月，走进了我们自己的节日 合：“六一”国际儿童节
甲：我们的心像怒放的花朵，荡起一片欢乐的海洋
乙：尽管我们只是一颗小幼苗，但我们骄傲的生活在父母的怀抱 丙：尽管我们只是一颗小星星，但我们幸福的闪亮在老师的身边 丁：在这美好的节日里，让我们满怀感激之情地说一声 合：谢谢你们，爸爸妈妈！谢谢你们，辛勤的老师！丙：今天大家欢聚在一起，丁：今天，我们的爸爸妈妈、老师将和我们同台演出，甲：过一个别开生面的六一儿童节 乙：我们是多么幸福 丙：我们是多么快乐
丁：让我们用歌声唱出对你们的敬意！
甲：让我们用舞蹈跳出我们心中崇高的理想！乙：我们将用智慧与热情，播撒希望的种子
丙：我们将用梦幻与彩虹，编织出一个无悔的童年
丁：现在，我宣布宝山第一小学“
”主题活动 合：现在开始！
（一）1：一年级的小朋友们活泼可爱，对很多事物都充满好奇与期待，下面请欣赏一年级的小朋友为我们带来的舞蹈《魔法小达人》。指导者：包蕾老师、孙宇老师。
（二）1：亲爱的爸爸，不老的爸爸，我的家里就属他最大，2：父爱是一把大伞，即使在风雨交加的路上，也不让一滴水珠落在我身上。1：请欣赏一年级的亲子操表演《爸爸去哪儿》，掌声有请。指导者：刘亚红老师
（三）3：父爱是天，母爱无边，4：亲爱的妈妈，您永远都是我们心中最温暖的港湾。
3:有请李卓为所有伟大母亲献上《最美的画》。指导教师：朱宇迪老师
（四）2：下面一年级组的小品剧《让座》体现了文明、和谐、诚信、友善，瞧！一年级的小朋友们走过来了。指导教师：何研老师、鄂春雪老师
（五）3：感谢一年级小朋友的精彩表现 4：爱画画是我们的天性
3：爱画画证明我们有丰富、新奇的想象力 4：来吧，来吧
3：看看同学们是如何书画我们的心声！下面请欣赏我们的《书画乐》
（六）1：在学校里，小朋友和老师一起游戏，一起学习，一起欢笑。
2：在老师的眼里，我们永远是那么天真可爱。请欣赏现代舞《老师老师》，表演者一年级组全体教师。指导者：刘亚红老师 合：掌声有请！
（七）3感谢老师们的精彩表演
4：课堂，我们专心致志，认真听讲；
3：课下，我们积极踊跃，欢声笑语响彻校园。
4：课间十分钟是属于你、属于我、属于我们大家的。
3：请欣赏由二年级组带来的歌舞《哦，十分钟》。指导者：张海微老师
（八）1：人们期待着把一切从头来过，我们既然曾经拥有，无论哪里都有你的梦，共同期待一个永恒的春天。请欣赏二年级组家长郭金铁叔叔带来的一首《等待》。
（九）2：感谢老师们的深情演讲，我们一定不负众望，用实际行动回报老师，回报家长。下一个节目请欣赏魔术表演，表演者：毛春丽 赵世龙。掌声由请！
（十）3：我校的艺体老师是多才多艺，请欣赏合奏《策马奔腾保边疆》表演者：张彦老师，李想老师。掌声有请！
（十一）1：校园中最不可缺少的是朋友，每天和朋友们一起学习一起唱歌一起舞蹈。2：在这特殊的日子里，让我们相互送去吉祥，共同度过我们欢快的校园时光。1：请欣赏二年组学生带来的舞蹈《送你一首吉祥的歌》。2.指导者：李欢老师、张晶老师
（十二）3：童年是人生中最真挚美好的一段时光，它总留给我们太多美好的回忆，4：让我们试着忘记年龄，跟着音乐，回到童年, 3：下面请大家欣赏二年组教师为我们带来的歌曲《童年》。4：掌声有请
（十三）1：老师们的歌声真美,都把我们听醉了
2：瞧！维吾尔族小姑娘也按捺不住自己的心情，跳起来了！1：请欣赏新疆舞《花丛中的小姑娘》 2：表演者：李春宇，指导者：张丽老师。
（十四）4：接下来是三年级组同学带来的舞蹈《青春修炼手册》，告诉大家青春年轻修炼秘籍，一起充满斗志的永葆青春，希望能给大家带来快乐。指导者：三年级组教师
（十五）1：下一个节目请欣赏跆拳道表演（十六）
2：小小兰花草，但愿花开早，如今脍炙人口的歌谣，却又是一代人的记忆，下面我们有请三年级组家长和学生为我们带来《兰花草》，掌声有请！（十七）
3：母爱是伟大的，是无私的，天之大，唯有你的爱是完美无瑕。请欣赏三年级组同学带来的歌曲《天之大》。指导者：三年级组教师（十八）
4：在这美好的日子里，让我们放飞心情，尽情欢唱。请欣赏歌曲：《节日欢歌 》表演者：朱雨迪老师（十九）
1：舞是乐之声，乐是舞之心，诗是乐之本。下面请欣赏三年级组老师带来的诗朗诵：《我们为希望歌唱》。掌声有请！（二十）
3：平日里，我们看到的老师总是忙忙碌碌，含辛茹苦，4：讲台上他们不辞辛劳、诲人不倦，3：工作中，他们严谨认真，一丝不苟，4：今天，在这欢快的节日里，他们将展现别样的青春活力，3：让我们以最热烈的掌声欢迎我校艺体组老师们为大家呈上热情奔放的舞蹈《八戒八戒》（二十一）
2：孩子们向往草原上无拘无束，热情奔放的生活，瞧，四年级组来了一群欢快的“马背少女”。指导者：管宏伟老师（二十二）
3：大熊猫是我们的国宝，也是我们中华民族的吉祥物，下面有请马瑞琪为我们演唱《熊猫咪咪》，指导者：朱雨迪老师（二十三）
4：童年的歌，童年是舞，让我们和着强劲的节拍，一起舞动这花样的年华。接下来请欣赏精彩的舞蹈
1:家长是孩子的第一任老师，他们浓浓的爱，倾注在孩子身上，使孩子茁壮成长，2：他们更感谢老师无私的爱，让孩子自由飞翔，四年级组家长代表宫书阿姨献给辛勤工作、无私奉献的老师们一首歌《好大一棵树》，愿老师和孩子们节日快乐。（二十五）
3：北风呼呼的吹着，我们的心中却从不冷却，儿童的时光总是快乐的，一起来聆听钢琴曲《北风吹》，演奏者：赵超，指导教师：李想老师。（二十六）
4：在我们的身后总有这样一群孩子，他们渴望保家卫国，维护秩序，他们是兵娃娃，有请五年组学生给我们带来的《兵娃娃》。指导者：五年级组教师（二十七）
1：追忆童年，我们有很多美好的时光，2：我们在一起追逐梦想，我们在一起快乐地歌唱，1：下面有请五年级组家长给我们带来的歌曲《让我们荡起双桨》。（二十八）
3：国粹京剧，蕴含丰富，历史悠久，被世人称为东方歌剧。
4：请欣赏由刘竹同学给我带来的中国戏曲元素舞蹈《春闺梦》。指导者：张丽老师。（二十九）
1：六一，是五年级孩子新里程的盘点，走出童稚天真的幼年，迈向绚烂青春的起点，让我们共同倾听五年级老师对孩子们的期望，请欣赏诗朗诵《迎接灿烂的曙光》掌声有请（三十）
2：只要不放弃，美丽的彩虹终究会出现，3：精彩的明天，在等待着我们去开拓，我们的明天将会更加美好，合：请欣赏歌曲《明天会更好》表演者：四年级全体教师。掌声有请！
结束语
1：让时光停驻，我们还有千言万语要倾诉，2：让时光停驻，我们是那样依依不舍，3：亲爱的爸爸妈妈，4：感谢你们给了我健康的体魄，让我享受了这五彩生活 1：感谢你们给了我执着的精神，让我勇敢地面对挑战 2：亲爱的老师
3：感谢您，用知识的营养将我们哺育, 4：告诉我们：遇到困难时,不要轻易说放弃.1：在这欢庆节日的最后，我们暗自许诺，并像你们保证。2：我们将会用智慧与热情做种子，3：用勤奋与刻苦去耕耘，合：共同描绘我们美好的明天！
4：在此，我代表全体同学感谢所有老师、家长对我们的节日付出的心血。1：“
步行“串联”日记(一) 篇6
当年记录时,因条件很差(见日记),字迹潦草,文句也不顺。这次整理,仅做文字上的处理,内容完全按照当时的语气和观点。那年我31岁,今年我75岁了,一眨眼44年过去了。这份日记可以让今天80后、90后的年轻人了解我们这一代人年轻时的思想和观念。今天看起来,可能很可笑,但却是真实的。同时,日记也记录了京沪沿线市镇各种面貌,从中也可以窥测到这44年间,京沪间沿线城镇的极大变化。
自序
史无前例的无产阶级文化大革命刚开始不久,1966年8 月下旬,《人民日报》发表了大连海运学院15位红卫兵小将从大连步行至伟大首都的消息,震动了全国各地的革命小将。15位革命小将怀着对毛主席无限热爱、无限忠诚的心情,响应毛主席号召,走出城市,走出学校,走向社会,走向工农兵,不怕雨打日晒,不管路途遥远,步行一千公里,历时一个月,到达了无产阶级文化大革命的心脏,开创了步行串联的先例。
我们历史系的几个青年教师看到这则消息后,受到了很大的震动,也跃跃欲试。10月下旬一天,在办公室里聊起来,也决定组织一支上海—北京的步行长征串联队。最后决定参加的人员有:赵永复、夏祖恩、王文楚、邹逸麟、周维衍、林汀水、项国茂、董力生、陈训亮(物理系)、陆惠鸿10 人。事后向历史系党总支作了汇报,得到同意后,由系里开了介绍信,制作了一面红旗。大家各自打点了简单的行装。10月28日早晨,我们由复旦出发,至12月14日中午到达首都天安门前,前后共48天,行程一千四百多公里。其中除了休整、串联、访问、宣传外,实足走了35天。
这次步行串联,不但锻炼了意志、体力,更重要的是解放了思想,接触了社会,了解了许多从书本上无法知道的事情,看到了许多从无见闻的事物,丰富了阶级斗争、生产斗争的知识,收获是很多的。
这是我一生难忘的一段经历,现将一路上的见闻记录下来以作永久的纪念。
1967年3月补记
1966年10月28日 星期五 晴
今日报上刊登了我国发射导弹核试验成功的消息,这是毛主席思想的又一次伟大胜利。我们在这样一个令人鼓舞的日子里开始长征是很有意义的。
早晨8时一刻,在复旦新门口迈出了长征的第一步。以历史系主任黄世晔为首的一部分教师还陪送我们走到大八寺才回校。我们继续步行,10时左右到达了大场镇,在一个仓库大门外略作休息,12时35分到达了南翔镇。
南翔在明朝时已置镇,为当时吴淞江支流横沥所经,“为商贾凑集之所”,今属嘉定县。新中国成立后为全国卫生标兵。到了那里,果然名不虚传,家家户户住房周围都打扫得十分干净,门前都种有小树和花草,清新之感扑面而来。
南翔镇著名的是小笼包子。因为中午时间已过,饭店里的包子已卖完,我们只能各自胡乱地吃了一碗面,解决了午饭。当地名胜是“古漪园”,现破四旧,改名“东风公园”。我们为赶路,无暇游览。
傍晚5时多,至安亭镇。晚饭于安亭饭店。晚宿于安亭公社电视室内。接待站给我们每两人发一条被子,地上铺了一张草席,只能席地而眠。
当时全国兴红卫兵大串联,各地都设有红卫兵接待站,免费供应住宿,但各地因经费或重视程度不同,提供的条件差异很大。
安亭镇在1958年后,建设成像闵行、张庙一样,是上海周围的卫星城市。有一条蛮像样的柏油马路大街,两旁高楼大厦,有各式商店林立,橱窗摆式也颇新颖。就是行人不多,商店内无甚顾客,大概不是周日的缘故。
今日头一天,走了约35公里,生平从未一天内走过如此长路,两脚脚底起了大小水泡数个。热水洗脚后,必须将水泡挑了,否则明日无法走路。这仅仅是开始,严重的考验还在后头呐。
1966年10月29日 星期六 晴
晨7时45分从安亭出发,10时15分至昆山录(陆)家浜。从安亭出发不久即出了上海市区,进入江苏省。
我们至录家浜汽车站即行休息。昨天走一天,今天才走了大约5公里,两腿已感到搬不动了。坐下来休息后,就不想动了。亟待解决的是吃饭问题。打听下来,这里到镇上还有几里路,大家坚决表示不再走这几里路了,决定就地解决吃饭问题。可是哪里去找饭店呐?最后还是向车站旁养路工人住宿的“养路之家”买了几斤大米,借了灶头烧了吃。没有菜,养路工人给了我们一些咸萝卜干,就此下饭。米是上海吃不到的上等大米,肚子实在饿坏了,就着咸萝卜干,我也吃了6两,出生以来一顿饭从来没有吃这么多过。
饭后休息片刻即行起步。下午4时至昆山县城。昆山县城不大,但相当繁荣,是典型的江南小城。我们被接待站安排住在居民委员会的办公室里,吃饭在居委会食堂,有饭有菜,两天来第一次吃上了像样的一顿饭。居委会干部很热情,虽然无床,睡在办公桌上,但有被子盖,也可以了。
今天只走了20余公里,到最后人已疲劳不堪,步行的速度已很慢,不知能否坚持到最后。
1966年10月30日 星期日 晴
晨8时从昆山县城出发,走约15公里,中午12时至唯亭镇午餐。唯亭古作彝亭。据《吴地记》:阖闾十年,有东彝侵逼吴境,吴王御之于此,因名。可见唯亭地名由来已久。
唯亭现属吴县,卫生工作极差。我们在镇上一小店吃午饭,店堂很小,厨房就在隔壁,我们望里一瞧,菜在未下锅前,密布苍蝇,嗡嗡声不绝,见了令人不寒而栗,大家互相明白,于是只吃一碗鸡蛋汤即罢。
晚6时至苏州,被安排在市六中。这是一所寄宿制学校,故晚上也有食堂开饭,我们就在六中食堂搭伙。伙食很简单,一人一份用瓦罐蒸的饭,大约二两左右,上面盖上一些青菜和一块腐乳,味清淡也不错。因为中午吃得太少,腹中甚饥,狼吞虎咽一下子将二两饭吃完,还未感到饱,但也无奈。饭后,在学生淋浴室洗了个澡,消除了一天疲劳,在一间会议室里,将几个会议桌并在一起胡乱睡下,倒头入眠。
1966年10月31日 星期一 晴
今天大家决定在苏州休整一天。
上午去拙政园、狮子林逛了一圈。“文革”以来,苏州园林都改了名。园林内过去封建官僚、文人墨客的题词都被铲除了,换上了毛主席语录和革命的标语、口号。使长期以来为地主封建官僚阶级享乐的园林以崭新的内容,真正地还给了劳动人民,这是红卫兵小将的伟大功勋。
苏州观前街铺上了柏油,两旁树木茂盛,市容整洁,给人以舒适的感觉。
大家在逛街时走散了,中午我与陆惠鸿、赵永复三人于观前街一饭店一起吃了饭。饭后,我去东北街37号看了山东大学历史系同班同学唐德俊。他是医生世家,在历史系读到三年级时没有兴趣便退了学,回苏州老家行医。1959年我来过一次苏州,也曾来拜访过。七年不见了,仍老样子,大概承担了院长之类的职务,因长久不在一起,谈不出什么,坐了几分钟即告辞。回到六中,写了封家信。晚饭后即休息,以便明日一早赶路。
1966年11月1日 星期二 晴
晨5时半即从苏州六中出发,9时15分抵达浒墅关,共12公里。浒墅关是江南运河东岸的一个小镇,与其他江南市镇一样,街道狭窄而热闹。古时作“许市”,《唐书》上作“郁墅”。明景泰间在此设榷关,可见为水运交通要隘。但这种市镇仅是运河上的一个间歇站,故这几年没有什么大的发展,还是传统的古老小镇。
9时30分从浒墅关起步,沿着塘岸(运河堤)走9 公里,于11时半至望亭镇。当地人称运河堤为塘岸,据查在《三朝北盟会编》中记载,金兀术攻占杭州后退兵,“遂由秀州平江路取塘岸路行”。可见迟至宋代已称运河堤为塘岸。
这一段塘岸较直且窄,宽仅约1米,有的地方还要窄些。堤岸高出运河水面约2米,河面坡度很小,在无风的日子里,无论南来北往,均需拉纤,否则无法行船,船工就是拉纤者,行船的劳动力很强。
望亭镇历史悠久,相传三国时吴于此置御亭。唐时称望亭。明清时在此运河上筑堰。唐宋以来属无锡,今日属吴县。当地人讲的是苏州话,再往北走7公里,到了无锡县的新安镇,群众讲的便是无锡话了。中国方言真复杂,相差数里,即有不同方言。望亭位于运河之西,为铁路、公路、运河三条交通线所经,故小镇商业繁荣,来往客商大多在此歇脚。再往北7公里的新安镇就小得多了,没有什么商店,只有几家打制农具的手工业铺。
晚6时进入无锡市区,我们被接待站安排在延安中学住下。同学们很热情,他们看到我们是从上海步行来的长征队,非常热情地将我们接到教室里住下。今天走了36公里,感到非常疲劳。睡前忙着热水泡脚,挑脚底水泡,否则明天无法走路。
1966年11月2日 星期三 晴
上午在住地学习毛主席语录,谈谈这几天串联的体会。大家都感到最近几天只注意赶路了,忽视了毛泽东思想的学习和宣传。这几天沿途走来,深深感到文化大革命确实将广大群众发动起来了,广大农民非常关心无产阶级文化大革命,对毛主席、共产党怀着深厚的阶级感情。对我们往北京去见毛主席的串联队伍十分热情,沿路在田头送茶送水,还要我们到北京向毛主席问好。
沿途看来,今年太湖流域地区农业生产收成很好。稻田里密密麻麻的稻穗,简直像刷子一样。田旁都树立了许多毛主席语录碑,真是精神变粮食。当我们走过一片丰收在即气象的稻田时,不禁想起毛主席诗句:“喜看稻菽千重浪,遍地英雄下夕烟。”最后大家一致认为,今后在出发前一定要学习毛主席语录,要结合当前任务和思想学习。
下午到无锡轻工业学校看大字报。这座学校在惠山脚下,规模很小,是无锡唯一一座高等学校,学生们都出去串联了,没有什么新情况。
晚饭后,与陆惠鸿上街一小饭店吃了半斤肉骨头、一点黄酒,微醺而归。
1966年11 月3日 星期四 晴
早晨5时出发,走了19公里,10时余到了洛社,是一个很小的镇。略作休息,再走8公里,于12时到了横林镇。
横林镇地处运河沿岸,是一个比较繁荣的市镇。我们在镇上找了一个比较干净的饭店吃了顿午饭。十人合吃,点了几个菜,共2元钱,每人2角,够便宜的了。吃饱饭后,人感到很疲劳,休息到下午2时才起步,3时半到了戚墅堰。
一路上林汀水、董力生身体不适,赵永复脚肿得厉害。本想在戚墅堰过夜,不料当地区委对我们很冷淡,说没有地方住,要我们住旅馆,甚至说如果没有钱,可以写申请书。我们听了很气愤,决定继续赶路。又走了11公里进入常州市。
因为大家已经很疲劳了,想找一家中学住下,找了很久才找到向阳中学(分校)。同学们倒很热情,可惜没有被子,最后只好拖着疲惫的身子到市委接待站。我们被安排住在教师进修学院,睡在一间大房间内。由于串联人很多,人闹声喧,一夜未睡好。
今天走了44公里,为步行以来最高纪录。
一种新型并串联稳定平台系统研究 篇7
稳定平台广泛应用于机载、舰载、车载武器等军事领域和空间遥感探测、公安消防、环境监测等民用领域。为了实现运动载体设备的稳定以保证对目标的精确跟踪, 稳定平台集惯性导航、微惯性传感器、数据采集及信号处理、精密机械建模仿真和设计、电机运动控制、图像处理和光学仪器应用等多项技术于一身[1]。现有的这些稳定平台基本上都是串联结构, 由于其结构特点是本体过重和驱动力小, 使得其在大负载场合的应用存在难于控制的问题。因此, 承载大, 具有大工作空间和高动态响应的并联稳定平台成为热点问题。但是, 由于少自由度并联机器人机构运动学、动力学分析的复杂性和理论研究的滞后, 限制了采用这类机构作为新型的稳定平台机构的发展。对球面并联机构的研究大多集中在球面3自由度并联机器人机构上[2,3], 球面二自由度机器人特别适用于空间姿态变化的地方。纯粹软件仿真很难真正模拟实际机构的特性[4]。
本论文研制一套新型稳定平台装置, 根据稳定平台工作原理和物理特性设计平台伺服控制系统, 对稳定平台系统进行深入的研究。根据稳定平台运动学关系和驱动装置的动态模型, 以增量式光电编码器作为位置反馈和倾角传感器作为目标偏差检测、以光纤陀螺 (FOG) 作为惯性速率敏感元件, 建立基于计算力矩的稳定平台伺服控制系统。通过在Matlab中嵌入Qua RC实时控制软件编程实现半实物仿真。
1 系统构成
1.1 硬件
机构简图如图1所示。
图1中, 支架1与支架2轴线垂直交于一点, 电机1和电机2安装于底座上, 并通过平行四边形A1B1C1D1和A2B2C3D2分别驱动支架1和支架2, 构成二自由度球面并联机构。引入平行四边形结构可改变电机的安装位置, 改善机构整体的紧凑性。支架3长度较大, 保证操作台有更大的俯仰范围。电机3安装于支架2内, 构成串联结构, 顶端安装工作台, 可以360度旋转。选用NI PCI-6230控制卡。Advantech IPC进行数据采集、处理、与控制算法运行, 该板卡为Quanser实时软件产品所兼容, 可以利用Matlab中丰富的软件资源。
1.2 软件
在稳定平台进行半实物仿真时, 为了给高速、高精度控制算法研究提供一个理想平台, 本研究中采用了在Matlab软件中嵌入Qua RC的方式实现, 这样可在Simulink中可方便调用Matlab中丰富的软件模块或算法。并通过Qua RC提供的编译环境, 对Simulink程序进行编译[5], 生成可实时运行的控制程序。可以直接访问NI PCI-6230多功能通用控制卡, 减少系统控制器的开发周期。
1.3 控制系统设计
1.3.1 系统模型
1) 3-DOF稳定平台机构
根据3-DOF稳定平台机构工作原理, 以刚体空间运动学为基础, 借助欧拉角法与向量法[5,6]建立该机构执行电机输入转角和工作台输出横滚角、俯仰角和方位角之间关系如下。
其中, θ1, θ2, θ3为电机1、电机2和电机3的输入转角, θp, θr, θy稳定平台输出的俯仰角、滚转角和方位角。稳定平台雅可比矩阵:
2) 驱动装置的动态数学模型
本系统驱动采用伺服电机, 只存在电磁转矩直接耦合, 伺服电机动态电压方程为:
其中, Udo电机电压, R电枢回路总电阻, L电枢回路总电感, Id电枢中电流, E额定励磁下的感应电动势。
如果, 忽略粘性磨擦及弹性转矩, 电机轴上的动力学方程为:
额定励磁下的感应电动势和电磁转矩分别为:
式中, LT为负载转矩, GD2为电机转子和减速箱总的转动惯量, Cm为转矩系数, n为电机转速。定义
在零初始条件下, 得电机的动态数学模型如下:
把传动部分和支架的转动惯量折算到电动机转子上, 得到用于控制的电磁转矩直接耦合机电系统动力学方程为:
其中t电动机输出电磁转矩, τf z电动机传动轴的等效负载转矩 (摩擦转矩) , M (θ) 为电机转子、传动部分和支架折算到电机轴上的总转动惯量。q为电动机转轴的转角。通过 (1) 、 (2) 和 (3) 式导出系统被控量θp, θr, θy。
1.3.2 控制方案
对于3-DOF稳定平台机电系统, 由于有很多干扰影响控制系统的运动, 因此计算力矩动态控制的方法[7]实现系统的角位置和角速率控制是合适的, 如下设计控制器:
其中为角位置误差, 是摩擦力矩, 与运动反向, 为阻力矩, 有:
(11) 代入到 (10) 有系统误差方程为:
跟踪给定, 增益k P、k D和kI根据希望响应速度设定。基于系统数学模型 (10) 的参数M (θ) , 可以计算控制算法 (11) , 通过计算力矩设计控制器可以使系统成为线性化系统。
2 系统半实物仿真实验
2.1 系统模型参数
根据选用的MAXON的118746型号电机, 在 (11) , (12) 电机模型中参数为:转矩常数Cm=44m Nm/A, 电枢回路总电阻R=.731Ω, 电枢回路总电感L (28) .0832m H, Ce (28) .01047Cm, GD2=112.gcm2=.112×10-4kgm2, 则有:
系统动力学方程中参数M (θ) 为:
其中x, y是关于平台输出转角的函数, 如下:
其他参数如表1所示。
2.2 仿真程序设计
在进行半实物仿真时, 控制程序和指令通过在PC机编程实现, 编程软件是在Simulink中搭建仿真程序, 如图2所示。
图2中, HIL Initialize模块完成对控制卡PCI6230的初始化。Pitch_generator中采集基座俯仰角, 并转化为球面机构俯仰角补偿量, Closeloop_Pitch通过对电机2进行位置控制[6], 实现对基座俯仰分量的补偿, 保持其在俯仰方向分量的水平。基座横滚角分量的运动补偿通过Roll_generator模块和Closeloop_Roll实现。
根据 (15) 式取:
2.3 实验结果
通过锁定其它轴系, 分别对其施加周期为10s, 幅值为0.5rad俯仰激励、横滚激励, 验证3-DOF稳定系统构建的有效性。将两轴对角度的跟踪曲线进行绘制, 如图3、图4所示。
图4、5中, 实线分别为横滚和俯仰角跟踪曲线, 从图中可看出, 在5.0rad的运动范围内, 对俯仰轴, 1秒之后进入稳定状态, 横滚轴2秒后进入稳态, 横滚超调比较小。
3 结论
所设计研制的3-DOF并串联稳定平台能够在实验室条件下模拟车载光电成像跟踪系统等运动学特性和空间运行姿态。基于开放式结构、标准模块化控制器的稳定平台伺服系统的建立, 为光电稳定跟踪系统相关技术的研究和验证提供了一个有效的、与实际系统比较相似的模拟环境, 为进一步研究宽频带、高性能的此类伺服系统的精度提供了良好的平台, 可为实际系统的研制和改进提供参考依据和实验数据。
参考文献
[1]杨蒲, 李奇.三轴陀螺稳定平台控制系统设计与实现[J], 中国惯性技术学报, 2007, 15 (2) :171-176.
[2]王惠君, 王惠飞, 车载三轴稳定平台的陀螺耦合分析[J], 制造业自动化, 2011, 33 (3) :106-108.
[3]沈晓洋, 陈洪亮, 刘昇.机载陀螺稳定平台控制算法[J], 电光与控制, 2011, 18 (4) :46-50.
[4]J.M.Hilkert.Inertially Stabilized Platform Technology[J], IEEE Control Systems Magzine, 2008, 2:26-46.
[5]Toshiaki Tsuji, Takuya Hashimoto, Hiroshi Kobayashi.AWide-Range Velocity Measurement Method for MotionControl[J].IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIALELECTRONICS, 2009, 56 (2) :510-519.
[6]Alon Wolf, Moshe Shoham, Screw theory tools for thesynthesis of the geometry of a parallel robot for a giveninstantaneous task, Mechanism and Machine Theory.2006, 41 (5) :656-670.
带串联缓冲系统的发射箱空投仿真 篇8
多管火箭储运发射箱能够实现火箭弹的整体吊装,缩短火箭装填时间,实现火箭与导弹共架发射等[1]。火箭武器具有火力突然、密集、猛烈,快速反应性好,能很好地满足现代战争对武器的要求[2]。空投火箭炮储运发射箱为快速提供火力支持创造条件,十分有利于夺取战争的胜利。
空投发射箱着陆时,地面会对箱体产生短暂而强烈的冲击,对发射箱进行缓冲保护是十分必要的。发泡聚乙烯承载范围宽,吸收能量大[3],是缓冲材料的理想选择。蜂窝纸板最早用在军事上,在第二次世界大战时,用它作空投的工具,起缓冲作用[4]。蜂窝纸板的压缩破坏主要与纸蜂窝芯的结构和蜂窝胞壁的屈曲有关[5]。在发射箱底部使用由发泡聚乙烯和蜂窝纸板串联而成的缓冲系统,可以在着陆时对其进行缓冲防护。
1 碰撞分析的基本方程
发射箱与地面的碰撞属于非线性动态接触变形问题。采用拉格朗日描述增量法,根据连续介质力学的质量、动量和能量守恒方程,碰撞体系的基本方程[6]可以分别写成:
质量守恒方程:ρ = IρD
式中: ρ 是当前质量密度,ρD是初始质量密度,是变形梯度行列式动量方程:
式中: σij是柯西应力张量,fi是单位质量体积力,是加速度能量守恒方程[7]:
式中: v是现时构形的体积,sij是应力偏量,是应变率张量,p表示压力,q是体积黏性阻力。
2 软件仿真分析
2. 1 建模过程
建立几何模型: 在发射箱箱架中,除了隔板以外的部件都使用壳单元。槽钢、钢管和角钢在箱架中的分布见图1。隔板使用实体单元建模,厚度是15 mm。火箭弹、包覆层、包覆层前盖、包覆层后盖使用壳单元。导向管分成导向管管身和定位环两个部件建模,导向管管身使用壳单元,定位环使用实体单元。不对药柱星形内孔建模,整个药柱是实心圆柱体。地面的尺寸是1. 2 m×12 m×0. 5 m,使用壳单元。在箱体底部的上面板和发泡聚乙烯使用实体单元,上面板的厚度是10 mm,聚乙烯的厚度是300mm。蜂窝纸板的整体厚度是100 mm,蜂窝芯和面纸都使用壳单元。
1—角钢 166; 2—槽钢 30; 3—槽钢 163; 4—钢管 93; 5—槽钢 172; 6—槽钢 70; 7—槽钢 165; 8—槽钢 164; 9—钢管 95; 10—拉板
赋予材料属性: 包覆层、包覆层前盖和包覆层后盖的厚度是2 mm。槽钢30、槽钢163和拉板的 壳厚度是6. 5 mm。槽钢70和角钢166的厚度是5 mm。槽钢164、槽钢165、槽钢172和火箭弹的厚度都是4 mm。钢管93和钢管95的厚度是2. 5 mm。蜂窝芯胞壁和蜂窝面纸厚度分别是0. 18 mm、0. 9 mm。隔板、槽钢、拉板、角钢、火箭弹和钢管的材料是钢。上面板的材料是铝。导向管和定位环使用碳纤维复合材料。定位环材料定义时,不包括复合材料的强度极限。蜂窝面纸和蜂窝芯纸的弹性模量分别是7 600 MPa、570 MPa,泊松比都是0. 3。发泡聚乙烯弹性变形区段的弹性模量是3 MPa,泊松比是0. 01,使用ABAQUS里的泡沫弹性体模型Hyperfoam,单向测试数据来自文献[8 ]。部件的材料属性见表1。复合材料的弹性模量、泊松比和剪切模量见表2。复合材料强度极限见表3。导向管管身分段见图2,在导向管管身的前段材料定义时使用复合材料铺层,总共10层,每一层的厚度都是0. 3 mm,铺层角度是45°、- 45°、0°、90°、45°、45°、- 45°、0°、90°、45°。尾端和倾斜部分也使用复合材料铺层。
MPa
装配: 在导向管装配中,从里到外的顺序依次是: 药柱、包覆层、火箭弹、导向管管身、定位环。隔板孔洞和定位环、定位环和导向管管身、导向管管身和火箭弹、火箭弹和包覆层、包覆层和药柱两两之间都没有间隙。箱底先装好上面板,泡沫装在上面板下方,由两层蜂窝面纸和一层蜂窝芯纸组成的蜂窝纸板放在泡沫下面。带缓冲系统的发射箱放在临近地面的上方,箱底面与地面平行。整体装配见图3。
创建分析步: 创建一个显式动态的分析步,开启几何非线性参数Nlgeom,设定分析时间为0. 2 s。
创建相互作用关系: 包覆层和包覆层前盖、包覆层和包覆层后盖、火箭弹和包覆层、定位环和导向管管身、定位环和隔板孔洞、箱体底部表面和上面板、上面板和泡沫、泡沫和第一层蜂窝面纸、第一层蜂窝面纸和芯纸上端边沿、蜂窝芯纸下端边沿和第二层面纸,还有箱架各接触部件之间使用绑定约束。从导向管管后往前看,药柱、火箭弹和导向管编号如图4。编号为2、3、5、6、7、8、10、11、13、14、15、16、18、19的火箭弹使用刚体约束,在弹内质心处配重,使得编号从1到20的每个火箭弹整体质量相同。创建一个显式通用接触,其中接触属性使用默认值。
创建载荷: 地面的四周在初始分析步中使用固支边界条件。除地面以外的所有部件施加6 m/s的初始速度,方向垂直于地面向下。
划分网格: 整个装配体有128 862个单元,152 835个节点。
2. 2 仿真结果分析
如图5所示,在10 ms时,对所有导向管应力进行比较,发现20号导向管在管身上,与定位环接触的部位有最大的应力6. 62 MPa。此时在20号导向管管身最前面部分,处在两个定位环之间一段的应力较小。
如图6所示,11号火箭弹在79 ms时,有最大的垂直加速度15.1 g。它在111 ms时,有垂直加速度大小是14.3 g。它的加速度大小在163 ms以后趋于稳定,在一个小的范围内变化。加速度最大值小于30 g,火箭弹是安全的。
如图7所示,1号药柱尾端在56 ms时,存在最大的Mises等效应力是60. 7 k Pa,药柱的峰值 应力是安全的。
3 结语
在空投火箭发射箱时,在箱体底部加上由发泡聚乙烯和蜂窝纸板串联而成的缓冲系统,可以有效减小火箭弹垂直加速度峰值,使得药柱的应力是安全的。
级联式磁耦合谐振系统的效率分析 篇9
关键词：耦合模理论,谐振,中继线圈,传输效率
0 引言
目前,电能通过金属导线进行直接能量传输,但这种传输方式不仅影响环境美观,导致资源浪费,还存在着严重的安全隐患。 有线供电已无法满足现代人的日常需求,于是无线电能传输成为人们热切追求的新型传输方式。 无线电能传输技术实现方式主要有三种[1,2,4,7]: 电磁感应耦合式、电磁波辐射式和磁耦合谐振式。 本文主要分析磁耦合谐振式无线能量传输技术的原理及设计。 磁耦合谐振式无线电能传输技术(Magnetic Coupling Resonant Wireless Power Transmission , MCR - WPT )[1,2,3,4,5,6]是指具有相同谐振频率的接收线圈与发射线圈在电磁共振[7]作用下, 发生强电磁耦合,实现近区电能高效传输的一种技术。 2007 年麻省理工学院的Marin Soljacic教授所在团队[6]利用谐振原理实现了无线电能的中距离传输, 即将一个60 W的灯泡在2 m多距离内点亮, 且传输距离高达40 % 左右[3,4,5]。
MCR - WPT系统按照传输结构分为2 线圈结构与4线圈结构两种。 为了方便实现负载匹配和电源匹配[5],本文采用4 线圈结构(电源线圈、发射线圈、接收线圈和负载线圈),即在两个谐振线圈的基础上,增加两个感应线圈[6], 分别作为发射线圈和接收线圈, 用以独立电源和负载,减少其对谐振线圈的影响。 无线电能传输的重要部分是发射端与电磁接收端,系统模型如图1(a)所示。
本文从二阶电路模型[7]出发, 首先建立简单串- 串式MCR-WPT系统数学模型, 推导传输效率表达式; 继而推出加入中继线圈的三阶式效率函数; 再用MATLAB 、 origin等软件绘制效率图形, 并对两者效率做比较分析; 最后, 在HFSS平台搭建二阶、 三阶磁耦合谐振传输系统模型图, 仿真并分析线圈间距离变化, 中继线圈加入对传输效率的影响。
1 磁耦合谐振式系统建模
1 . 1 传统二阶式结构基本原理
如图1 所示, 系统由发射端与接收端两部分构成,且系统线圈均由铜线绕制而成。 其中发射端包含发射线圈和高频电源线圈, 接收端包括接收线圈与负载电路。通电后,发射端在交变磁场中通过直接耦合将能量由电源线圈传至发射线圈,接收端也将能量利用直接耦合从接收线圈传到负载线圈。 而发射线圈与接收线圈则通过谐振耦合进行电能的无线传输。 为提高电能传输效率,一般将发射线圈和接收线圈这两种感应线圈设置为相同的自谐振频率。
1 . 2 系统建模分析
MCR - WPT的等效电路如图1 ( b ) 所示, 其中US为电源电压,ZS、 ZL分别为电源内阻与负载阻抗;发射接收线圈的调谐电容为C1和C2; L1、 L2与R1、 R2分别为发射端和接收端的电感与电阻值;发射端与接收端回路电流分别为I1、 I2; 线圈间互感值为M 。 则电路方程为:
即解:
其中:H=R1SRZ+ ω2M2。
发射线圈和接收线圈的阻抗值为:
由式(2)解得:
得出:输出功率Po, 输入功率Pi:
效率函数为:
为使式(5)中效率最大则分母模取最小,故使虚部取0 。 容易发现, 当系统频率等于自谐振频率时效率最大,此时的系统不对外辐射做功,电路表现为纯电阻。 由式(5)的结论得出系统效率为:
带入H值有:
综上可知, 在固定谐振频率的情况下, 假设两线圈回路的基本参数值一定, 则唯一引起互感系数变化,从而使得输出效率变化的因素为:两相邻线圈的相对距离d 。 在二阶系统的基础上, 我们对有中继线圈的谐振耦合传输系统进行分析。 由二阶系统电路方程的结论可知,系统谐振时, 三阶方程推导可不考虑无功功率因素,即感抗和容抗。
1 . 3 三阶系统的线圈电路分析
若电路已处于串联谐振的条件下,设发射线圈、中继线圈和接收线圈电路中电阻分别为R1, R2, R3; 电容分别为C1, C2, C3; 电感分别为L1,L2, L3; 线圈间互感值分别为M12, M23, M13; 发射端电源内阻为RS, 接收端负载电阻为RL, 电路谐振角频率为 ω 。 系统传输结构如图2。
三阶系统电路方程:
即解:
解式(9)得:
其中:H=R1SR2RZ+ω2M223R1S+ω2M212RZ。
故有:输出功率Po, 输入功率Pi:
由式(11)相应地得出系统效率为:
相邻两同轴线圈互感经验公式[8]:
将式(13)分别代入式(7)与式(12),得出二阶、 三阶系统传输效率与传输距离、负载电阻等之间的关系式。
2 理论仿真分析
为说明改变线圈距离,增加中继线圈等对传输效率的影响,本文利用MATLAB仿真软件进行理论分析。 首先, 系统参数设置如下: 电源线圈和负载线圈匝数均为1 ; 为满足谐振条件, 电源线圈与负载线圈回路分别串接电感; 电磁发射线圈、 中继线圈和接收线圈由参数相同的螺旋线圈组成, 匝数均为6; 铜线材质选用直径d=2 . 12 mm的漆包线, 其发射端和接收端线圈直径均为D = 32 mm , 电源线圈与负载线圈长度为2 . 4 mm , 发射与接收线圈长度为14.4 mm。 为简化分析,线圈同心安装。
图3 为系统传输距离与传输效率的关系曲线图。 其中, 图3(a) 为二阶系统的三维函数图, 图3(b) 为三阶系统的三维函数图。 对比两图可知,当系统其余参数固定时,增大传输线圈距离,系统传输效率下降。 虽然两图中系统传输效率最高时都接近55%, 但传输距离为0.05 m时, 图3 (b) 比图3 (a) 传输效率高很多; 图3 (a) 在传输线圈距离0.1 m时, 传输效率已趋于0 值, 而图3(b) 在0 . 15 m处传输效率降到最小。 由此可知, 三阶传输系统不仅提高线圈传输效率,也增大了线圈的传输距离。
3 模型仿真实验
本文在HFSS软件中设计磁耦合谐振式无线电能传输模型,通过模型仿真实验来验证前面理论分析的准确性, 并观察传输距离改变、 线圈偏移以及中继线圈加入等情况对系统传输效率的影响。
( 1 ) 传输线圈距离对传输效率的影响
如图4 所示,设置耦合线圈与传输线圈之间距离为12 mm , 对不同传输线圈距离模型进行仿真求解, 得出S参数,从而求得传输效率 η。
从图4 可以看出, 当传输距离小于38 mm时, 由于传输线圈耦合作用, 使得线圈回路发生频率分离[4]现象, 分裂出两个谐振频率点,故传输线圈在固有频率f0=9 . 6 MHz时, 未发生谐振, η 值较小, 此时系统处于过耦合状态。 传输距离在38 mm处,传输线圈间的耦合作用减弱,使线圈回路的谐振频率等于单个线圈的固有频率9 . 6 MHz , 即f = f0= 9 . 6 MHz , 传输线圈发生谐振, η ≈54 % 。 当传输距离大于38 mm , 传输效率随着传输距离的增大而减小。
( 2 ) 耦合线圈和传输线圈间距离对传输效率的影响
固定传输距离为38 mm, 改变模型耦合线圈和传输线圈间的距离( 简称耦传距离)。 由图5 知, 随着耦传距离的增大, 传输效率降低; 耦传距离为12 mm时系统传输效率最高,能达到53%左右。
( 3 ) 发射系统和接收系统中心轴距离对传输效率的影响
其他参数固定不变, 将4 个线圈的中心轴对准, 通过改变中心偏离距离来测量传输效率的变化。 由图6 可以看出,不同中心偏离距离下的传输效率曲线都是单波峰,系统处于临界耦合或欠耦合状态。 随着中心偏离距离增大,传输效率逐渐降低,传输效率的最大差值约为15%。中心偏离距离在0 mm,系统频率为9.6 MHz时传输效率最高,能达到54%左右。故谐振型无线电能传输系统在中心轴线未偏移时,处于临界耦合状态,线圈的输出效率最高。
( 4 ) 中继线圈对系统传输效率的影响
图7 为加入1 个中继线圈模型简图。 图7 中传输距离为48 mm,58 mm,68 mm,78 mm时传输效率分别为52 . 8 % , 50 . 4 % , 46 . 3 % , 42 . 0 % , 而图4 中无中继线圈时系统传输效率分别为29.2%,12.1%,5.4%,2.3%, 相比之下加入中继线圈提高了系统传输效率,从而增大了传输距离。
从HFSS仿真结果分析可知: 系统的传输效率随频率变化的规律与MATLAB理论计算结果基本一致;耦合谐振式无线能量传输系统中,中继线圈加入可以增大线圈传输距离,提高系统传输效率。 本文设计的系统传输效率最高也只达到55%,故提高传输效率仍是下一步需要解决的问题。
4 结论
本文首先建立磁耦合谐振式系统等效电路模型, 通过对多组谐振耦合模型进行理论分析与HFSS仿真实验验证,得出传输距离、系统频率、中继线圈等因素与对传输效率的关系。 进而得出获得最大效率的条件及系统最优设计方案,即:两传输线圈距离为38 mm,耦合线圈和传输线圈距离为12 mm, 中心轴未发生偏移, 谐振频率为9.6 MHz时系统传输效率最高,能达到55% 左右。 结果表明, 加入中继线圈, 在传输距离不变的情况下提高了传输效率。 对理论计算与HFSS仿真实验进行比较发现,理论结果与仿真结果具有良好的一致性。
参考文献
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串联式液压系统 篇10
1 低压配电系统串联故障电弧
电弧,一种等离子体,也是一种气体游离放电现象,主要存在于电场强度较高的电场之中,当两极间的电场强度较高,极间自由电子撞击空气中的中性分子或原子,并使其游离出更多的自由电子和正离子,电子撞向阴极 , 正离子撞向阳极,正离子的能量能使阴极游离出新的电子,即产生弧光放电现象。一般情况下,低压配电系统中故障电弧常产生于两种情况,一是由于绝缘体长期受热或偶然发生电火花,使得绝缘体表面发生碳化现象,并沿着绝缘体部分导电表面形成电弧通道 ;二是由于导电体接地或一束导体或部分导体的绝缘部分被割伤,而于非常接近的两个电极间产生电弧故障。同时,低压配电系统的电弧故障主要有串联、线对线、线对地3类,低压配电系统串联电弧故障常产生于一束导体中的一根导体断裂、接头处松开及插头处的一个极断开等。
2 低压配电系统串联故障电弧检测方法
串联故障电弧检测应首先对电弧的存在进行检测,然后判断其是否为故障电弧,低压配电系统串联故障电弧的电流由于受到负载的限制 , 其电流常小于额定电流,因此,在对其进行故障电弧检测时,必须将不同的电弧信号进行区别。目前,国内外低压配电系统串联故障电弧检测方法主要有三种,即基于电弧数学模型、电弧物理现象和电流电压波形的检测方法。
2.1 基于电弧数学模型的检测方法
目前,电弧数学模型的故障检测方法在电弧焊和高压灭弧等领域广泛应用,而对于低压配电系统串联故障电弧而言,电弧数学模型故障电弧检测方法应用较少,且多停留在仿真阶段,但其能对电弧本质及电弧故障获得较为深刻的认识和了解,因此,基于电弧数学模型的检测方法对故障检测起到基础性作用,并获得人们的广泛认可与重视。目前,与低压配电系统串联故障电弧最接近、最适用的电弧数学模型检测方法主要是空气开关电弧数学模型。空气开关电弧数学模型主要产生于1939年提出的Cassie模型和1943年提出的Mayr模型,同时,随着世界科学技术的不断进步,离子体物理学的建立与不断发展,学术界对于电弧检测方法的研究的逐步深入,电弧数学模型逐步多样化,如低能直流电弧的数学模型、开关电弧的辐射数学模型、链式电弧数学模型及三维MHD电弧数学模型等,其中,低能直流电弧的数学模型主要应用于安全型电路的设计研究和检测,根据电路的电压、电流的不同,低能直流电弧的数学模型主要存在三种,即静态伏安特性模型、动态伏安特性模型和电流线性衰减模型。
2.2 基于电弧物理现象的检测方法
一般情况下,低压配电系统串联故障电弧产生时常会伴随着一些特定的物理现象,比较明显的有弧光、高温与噪音等。基于这些电弧物理现象可进行低压配电系统串联故障电弧的检测,其中基于对电弧故障产生的弧光的检测应用最为广泛。
目前,对于基于电弧物理现象的故障电弧检测装置研究众多,主要有用于低压开关柜的德国故障电弧保护系统、芬兰VAMP系统及ARCON系统等。其中,德国故障电弧保护系统和芬兰VAMP系统主要是基于电弧发生故障时释放的弧光及过流等对其进行检测,并以此为依据对产生电弧故障的线路提供快速安全的母线保护,一定程度上化解该故障,以限制因电弧故障而引起的损坏。而对于由金钟默勒公司研制的ARCON系统而言,其主要包含两部分,分别为弧光检测系统和电流检测系统。弧光检测系统主要用于检测故障电弧所产生的弧光,通过分析研究对电弧发生位置进行合理定位 ;电流检测系统主要用于检测电流的瞬时值,并与所设阈值相比较,只有当弧光检测系统检查出特定的弧光,且电流检测系统检测的电流瞬时值达到所设阈值时,才能确认故障电弧的产生或存在。
2.3 基于电流电压波形的电弧检测方法
通常情况下,当低压配电系统串联电弧发生故障情况时,其电压与电流会出现较为明显的变化,因此,可利用电弧故障时电压、电流的变化特性以达到对故障电弧的检测。相对于其他检测方法,基于电流电压波形的电弧检测方法因检测位置限制较小而简单易行,已成为目前电弧故障检测研究的焦点。低压配电系统串联电弧发生故障时,其电流、电压的波形与负载情况有关。当电阻为负载时,电弧常经过燃烧、熄灭的循环周期,即当电场中两电极间电压达到特定值时电弧会起燃,并于一段时间后电压降低,电弧的燃烧也会熄灭,而到负半周期时,电压会反向增加,并再次击穿气隙使得电弧重新燃烧。在这样一个周期内,电流会出现两次短暂为零的现象,其波形也会出现相应的变化,这为电弧的故障检测提供了方便,也成为很多电弧检测方法实施的原理与基础。而当为阻感性为负载时,电压会在电弧故障时发生突变,且因电感储能作用,其电流会电压突变之处产生更加明显的变化,这是一些电弧故障检测的关键。目前,利用电弧的电流、电压及其变化以完成电话故障检测的电弧故障断路装置,即AFCI,最为有效。
3 电弧故障断路器的应用
由上诉分析可知,低压配电系统串联电弧故障时所产生的电流因负载作用,可能低于原限定值,同时,其发生的过程可能是非连续的,传统的过电流保护装置无法有效检测该故障并及时切除电弧故障回路,因此,为有效解决此问题,避免电弧故障导致的风险,AFCI电弧故障断路器逐渐产生,并迅速扩大其影响。
AFCI,电弧故障断路器,一种新型低压保护装置,于1993年由美国研发,主要分为支路式电弧故障断路器、插座式电弧故障断路器、绳索式电弧故障断路器、便携式电弧故障断路器与组合式电弧故障断路器五种类别。AFCI工作原理主要是利用电弧的电流、电压及其变化,以实现对接触松动、电弧接地等原因引起的电弧故障进行检测和报警。根据美国保险商试验所1999年发行的UL1699标准,在低压配电系统中,当0.5s内出现8个半周的故障电弧时,断路器即脱扣以切断电路,提高系统可靠性。具体分析,AFCI的检测原理主要是在对不同周期内的平均电流进行比较分析的基础上,得出其差值,并运用傅里叶变换法,计算负载的相位角状态,进而判断负载类型与电弧故障是否确实存在。然而,另一方面,此种检测方法只在信号突变较大时反应灵敏,且无法有效区分电流突变的产生原因,而产生对电弧故障的误报和漏报等现象,隐藏着一定的危险。另外 , 该算法需通过计算负载的相位角来判断电弧是否产生故障,具有一定的局限性。因此,此检测方式仍需要进一步的改进与完善。
4 结语
电流回路，串联还是并联？ 篇11
在串联电路里，所有需要用电的物体都被串在一条线上，电可以从一个物体传递到下一个物体。如果这条线路上的其中一个物体坏掉了，电流的传递就停止了。串联电路常常用在圣诞树的彩灯上，而且这就是其中一个灯坏掉整条灯带都不亮的原因。
还有一种电路——并联电路。并联电路允许关掉房间里的一个灯，而不影响电流流向其他地方。在这种电路里，每一个需要用电的物体都有它们自己的线路来连接到主线路上。
下面咱们来连一个电路，想一想：它是串联还是并联？
电路游戏
在成人监护下进行
你需要：一根约50cm长、带着圣诞灯泡的电线（末端裸露），一根15cm长的细电线（末端裸露），一节5号电池，黏土，一根40cm长的硬电线（可弯曲、裸露），绝缘胶带。
第一步：把硬电线弯成波浪形（看图，想想你怎么才能弯成波浪形）。
第二步：用黏土团两个球儿，放在桌面上。把弯好的硬电线的两端插在黏土球上，这样，硬电线就可以站起来了。
第三步：把那根15cm长的细电线的一端接到电池的负极上，用绝缘胶带固定好。
第四步：把细电线的另一端（即没连电池的那一端）插在左边的黏土球上，一定要确保接触到硬电线。
第五步：把连着圣诞灯泡的电线的一端接到电池的正极上，用绝缘胶带固定好。
第六步：把连着圣诞灯泡的那根电线的另一端弯成一个环儿。
第七步：：从右面那个黏土球开始，把连着圣诞灯泡的电线在硬电线上不停滑动，努力使它不要接触电线。假如接触了，就会形成一个完整的线路，圣诞灯泡就会被点亮。
把科学带回家：
串联式液压系统 篇12
1 系统总体方案设计
按照主从控制和交叉耦合控制的原理[3]:即将一台电机作为主电机,主电机及其控制回路作为主回路,另外一台电机及其回路作为从回路,通过一个耦合器将主电机的某一输出信号变换为从电机的输入,在这里是将主电机的转矩信号输入从电机,达到从电机跟踪主电机转矩的目的,系统框图见图1。
图1中,交叉耦合控制器采用速度调节器,作用为将给定的速度信号ω*与反馈的速度信号ω变换为转矩信号T*;控制器采用转矩调节器,作用为将T*转换为定子电流转矩分量i*T1、i*T2。控制环路包括逆变器、控制单元等部分,作用是将控制信号定子电流转矩分量及定子电流励磁分量i*M1、i*M2转换为控制电机的三相电流iA1、iB1、iC1和iA2、iB2、iC2。
2 系统数学模型建立
在图1的主回路中,速度调节器采取P I调节器,即式(1)。KP为比例系数,TI为积分系数,p为微分算子。
转矩调节器为式(2):
K=ΨrconCIM,其中:Ψrcon为转子磁链定值即Ψrcon=constant(常数);CIM为转矩系数,等于npLmd/Lrd,其中np为电机磁极对数,Lrd为转子一相绕组的等效自感,Lmd为定、转子一相绕组之间的等效互感[4]。
以上各个系数由两方面因素决定:一是控制系统的设计,二是所使用电机的各参数。两个电机的参数不同导致负载不平衡,因此对两个不同的电机采用不同的系数,使得两者实现负载平衡。
控制回路包括Park逆变换(即反旋转变换)和Clark逆变换两部分,作用是将转矩电流分量ir*和励磁电流分量iM*转换为用于控制电机的三相电流。该处可以将控制环路和电机两部分用三相异步电机的等效直流电动机模型来代替。另外,因为两个电机是通过一根刚性主轴连接的,等效直流电动机模型中的运动部分应有相应体现,整个系统如图2所示。图中K1、K2为转矩调节器系数,Tr1、Tr2为电机1和2转子电路的时间常数,CIM1、CIM2分别为电机1和2的转矩系数,TL为外加负载转矩,J为机电系统转动惯量,p为微分算子。
3 Matlab仿真
对系统在Matlab中进行仿真,仿真图如图3所示,参数设定在图上标出。图中Te1、Te2为电机1和2的转矩,ωr为实际转速,s为一个复数变量,称为复频率。
两台电机的转矩输出波形如图4所示,在负载转矩TL为20 N·m时,两台电机功率相同,参数略有差异的电机转矩Te1、Te2都非常接近10 N·m,完全实现了负载平衡,达到了设计目的。如果不使用转矩调节器进行耦合,即两台电机采用相同的转矩电流,电机1转矩在10 N·m以上,电机2转矩在10 N·m以下,两台电机的负载有明显的差异,如图5所示。
4 结语
对于同轴串联的双电机,由于制造上的差异,即使同型号、同批次的电机,其参数也不可能完全相同。本文将矢量控制理论应用于同轴串联的双电机的负载平衡,通过Matlab仿真证明了理论上的可行性。由仿真结果看出,采用矢量控制理论的系统中,两台电机可实现承担相同负载的设计目的;而对于只含单个转矩调节器的系统中,两台电机承担的负载有明显差异。在仿真的过程中发现,要实现双电机的负载平衡,测算出准确的电机参数是必需的,这将是在接下来的研究工作的重点和难点。
参考文献
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